СОДЕРЖАНИЕ

Введение и постановка задачи

1. Назначение и обзор систем охлаждения

1.1. Устройство, работа и конструктивные особенности систем жидкостного охлаждения

1.2. Пусковой подогреватель

2. Конструктивные особенности двигателя

2.1 Кривошипно-шатунный механизм и механизм газораспределения

2.2 Система смазки

2.3 Система охлаждения

2.4 Система питания и выпуска отработавших газов

3. Тепловой расчет

3.1 Топливо

3.2 Параметры рабочего тела

3.3 Параметры окружающей среды и остаточные газы

3.4 Процесс впуска

3.5 Процесс сжатия

3.6 Процесс сгорания

3.7 Процессы расширения и выпуска

3.8 Индикаторные параметры рабочего цикла

3.9 Эффективные показатели двигателя

3.10 Основные параметры цилиндра и двигателя

3.11 Расчет и построение индикаторной диаграммы

4. Кинематика

5. Динамика

5.1. Силы давления газов

5.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

5.3 Удельные полные силы инерции

5.4 Удельные суммарные силы

5.5 Крутящие моменты

5.6 Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала

5.7 Уравновешивание

5.8 Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя

6. Расчет деталей кривошипно-шатунного механизма на прочность

6.1 Расчет поршня

6.2 Расчет поршневого кольца

6.3 Расчет поршневого пальца

7. Конструкторский раздел

7.1 Расчет жидкостной системы охлаждения

7.2 Расчет радиатора

7.3 Водяной насос

7.4 Вентилятор

7.5 Описание предлагаемых конструктивных изменений

8 Охрана труда

8.1 Меры безопасности при эксплуатации автомобиля

8.2 Требования к рабочему месту водителя

8.3 Виброизоляция сиденья самоходной машины

8.4 Устойчивость легкового автомобиля

8.5 Противопожарная безопасность

9 Экономический раздел

10 Список литературы

ВВЕДЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Трудно поверить, что всего восемь лет назад на дорогах не было «га­зелей». Сегодня эти лобастые тру­женицы стали неотъемлемой чертой городского пейзажа - рядовыми члена­ми автомобильного стада. По отечест­венным меркам, возраст для модели, тем более грузовой, юный, еще не все детские болячки вылечены. А вот по мировым - зрелость, граничащая со старостью. Тут одной косметикой не отделаться, нужна, как минимум, пластическая операция - фейслифтинг. К счастью, законы мирового автопрома начинают работать и в России.

Измененная внешность лишь часть модернизации – «Газели», начатой еще в 1998 год. Естественно, в рамках уни­фикация все новое намечалось рас­пространить и на «Соболь», который в ту пору существовал лишь в опытных образцах. На заводе был объявлен конкурс на лучший дизайн-проект: каждой из пя­ти образовавшихся групп предложили изготовить полноразмерный пласти­линовый макет автомобиля. Точнее, пластилиновый «нос» к настоящим машинам, для чего в художественно-кон­структорское бюро привезли несколь­ко бортовых «газелей», фургон и даже «Соболь».

Задача непростая: сделать облик ма­шины современным, придать ему чер­ты фирменного «Газовского» стиля... и, по возможности, использовать уже существующие световые приборы. Однако вскоре стало ясно, что без новых фар не удастся заметно изменить внешний вид машины. И вот свершилось.

Из нескольких вариантов был вы­бран наиболее спокойный, без вычур­ных элементов внешности - такая ма­шина не устареет с переменой автомо­бильной моды. У новой «Газели» поя­вились подштамповки на капоте, чуть изменилась форма светоблоков и бам­пера, заблестела хромо: декоративная решетка. Последняя может быть ме­таллической или пластиковой с метал­лизированным покрытием.

Но это лишь детали, видимые снару­жи. Фактически же до передней двери кабина изменена полностью: кроме ка­пота, крыльев, облицовки радиатора и бампера, другими стали каркас капота, внутренняя часть крыльев, передняя панель под облицовкой, поперечина бампера, формованная шумоизоляция. Элементы облицовки теперь крепятся иначе, что позволило уменьшить зазоры между ними. Чуть разведенные лонжероны сделали моторный отсек просторнее - не в последнюю очередь, чтобы разместить силовые агрегаты более тяжелого «Валдая», на который будет устанавливаться эта же кабина, но с другим моторным щитом. Изме­ненная силовая структура носовой час­ти сделала невзаимозаменяемыми бамперы - у нового другие точки кре­пления. Кстати, в нем предусмотрены места для монтажа малогабаритных противотуманных фар. Серьезным из­менениям подвергнется ходовая часть, появится новый силовой агрегат. Так, принято решение о выпуске полно­приводных «соболей» (ЗР, 2000, № 6) -они могут появиться еще до конца ны­нешнего года. Главная перемена в интерьере - передняя панель. Она не только привле­кательнее и современнее, но и скрыва­ет более компактный и мощный отопитель и, опять-таки, обеспечивает уни­фикацию с «Валдаем», где выступаю­щий в кабину длинный шестицилиндровый дизель ГАЗ-562 подпирает снизу переднюю панель, тесня «печку». Оп­тимизировано расположение дефлек­торов системы вентиляции, а вместо не слишком надежных ползунковых регу­ляторов появились удобные вращаю­щиеся рукоятки. Предусмотрено место и под второй стандартный блок аудио­аппаратуры.

Для пассажирских микроавтобусов разрабатывается поворотный меха­низм кресла - при желании можно развернуться лицом к сидящему сзади собеседнику. Существенно расширятся возможности трансформации салона благодаря сиденьям со встроенными ремнями безопасности - сейчас они бу­квально привязаны к одному месту за 'усиленными на кузове ремнями.

Со временем будут устанавливать впрысковой мотор ЗМЗ-405, каталити­ческий нейтрализатор, адсорбер паров бензина, новые топливопроводы и со­единения - это позволит уложиться в нормы токсичности Евро П. Разраба­тывается и антиблокировочная систе­ма - прежде всего для динамичных «соболей». Правда, эти новшества поя­вятся после того, как обновленные ма­шины пойдут в серию.

Начать выпуск модернизированных «газелей» и «соболей» планируют в ян­варе будущего года. Параллельно де­лать старые и новые машины невоз­можно - переходного периода не бу­дет. На несколько дней остановят все производство, поменяют часть оснаст­ки и начнут собирать уже новые машины. А для снижения потерь остановить конвейер планируют в нерабочие дни, скажем, в новогодне-рождественские праздники.

Логично ожидать, что цена обнов­ленных автомобилей поднимется, однако, на ГАЗе обещают совсем незначи­тельный рост.

Ведь замена оборудования - мероприятие плановое, прово­дится по мере износа и изначально за­ложено в себестоимость продукции. Всего в подготовку производства пла­нируется вложить около 300 млн. руб­лей. Сумма большая, однако, если ее разделить на срок окупаемости пять лет (а следующее поколение «газелей», наверняка, раньше не появится), да на годовую программу (примерно 100 ты­сяч автомобилей), то выходит не так и много - около 600 рублей на машину. Конечно, свою лепту в рост цены вне­сут и поставщики - те же раскосые гла­за-фары, наверняка, обойдутся доро­же, чем нынешние, - но это тоже доли процента от стоимости автомобиля. В общем, ждать новых машин осталось не так уж долго, а там - посмотрим.

Эффективность работы автомобильного транспорта базируется на надёжности подвижного состава, которая обеспечивается в процессе его производства, эксплуатации и ремонта:

совершенством конструкции и качеством изготовления; своевременным и качественным выполнением технического обслуживания и ремонта;

своевременным обеспечением и использованием нормативных запасов материалов и запасных частей высокого качества и необходимой номенклатуры;

соблюдением государственных стандартов и Правил технической эксплуатации.

В общем из выше сказанного становится ясно ,что данный тип автомобилей занимает достойную нишу на рынке и в народном хозяйстве. Однако при всех достоинствах этого модельного ряда автомобилей марки ГАЗ есть и недостатки, которые заметно портят общее впечатление даже при применении новых дизайнерских и эргономических решений. Прежде всего, этому способствуют двигатели ЗМЗ, которые, по сути, являются не чем иным как так или иначе переработанным мотором ГАЗ-24, уже более 40 лет стоящему на производстве и разработанному, прежде всего для легковых автомобилей. Вследствие вышесказанного при применении этих двигателей на более тяжелых и нагружаемых «ГАЗелях» имеют место следующие недостатки, а именно: недостаточные тягово-скоростные характеристики и напряженный тепловой режим, часто приводящий к перегреву двигателя (что и будет более подробно рассмотрено в данной работе). Можно, конечно говорить о применении на этих автомобилях более дорогих и сложных двигателях с непосредственным впрыском бензина или дизельного топлива отечественного или импортного производства, что, кстати, уже происходит, но в этом случае недостатки могут обернуться достоинствами. Дело в том, что старый и проверенный карбюраторный двигатель относительно дешево стоит, прост в обслуживании и ремонте, а это зачастую имеет решающее значение при покупке машины на территории стран СНГ основному ареалу обитания «ГАЗелей». А с недостатками можно бороться. В данной работе я хочу предложить, вариант усовершенствования карбюраторного двигателя ЗМЗ-406 применяемого на автомобилях типа «Газель» обращая особое внимание на доработку системы охлаждения автомобиля, а также рассмотреть системы охлаждения автомобилей других марок.

1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЗОР СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ

Температура газов в камере сгорания в момент воспламенения смеси превышает 2700 К (2500°С). Такая температура при отсутствии искусственного охлаждения привела бы к сильному нагреву дета­лей двигателя и их разрушению, вообще нарушение теплового баланса влияет как износ двигателя, так и на экономичность ого работы в плане расхода ГСМ. Поэтому система охлаждение дви­гателя является одной из основных систем автомобиля. Система охлаждения обеспечивает охлаждение деталей, соприкасающихся с горячими газами. Охлаждение может производиться водой, воздухом, а также маслом и топливом (охлаждение поршней, насос - форсунок). В зависимости от принятого способа охлаждения в данную группу входят различные устройства и механизмы для подвода охладителя к деталям и тепло – газообменники.

При воздушном охлаждении не требуются ра­диатор, водяной насос и трубопроводы, отпадает опасность «размораживания» двигателя зимой при заправке системы охлаждения водой. Поэтому, несмотря на повышенную затрату мощности, на приведение в действие вентилятора и затруднен­ный пуск при низкой температуре, воздушное, ох­лаждение применяют на легковом автомобиле ЗАЗ-968М «Запорожец» и ряде зарубежных авто­мобилей.

Жидкостная система охлаждения заполняется водой или антифризом (смесью воды с этиленгликолем), не замерзающим при температуре до 233 К (—40°С).

При чрезмерном охлаждении дви­гателя увеличиваются потери тепла с охлаждаю­щей жидкостью, не полностью испаряется и сго­рает топливо, которое в жидком виде проникает в поддон картера и разжижает масло. Это приводит к снижению мощности и экономичности двигателя и быстрому износу деталей. При перегреве двигателя происходит разложение и коксование, масла, ускоряющие отложение нагара, вследствие чего ухудшается отвод тепла. Из-за расширения де­талей уменьшаются температурные зазоры, увели­чиваются трение и износ деталей, ухудшается на­полнение цилиндров.

Температура охлаждающей жидкости при рабо­те двигателя должна быть 360—375 К (85—100°С).

В автомобильных двигателях применяют при­нудительную (насосную) систему жидкостного ох­лаждения. Такая система включает рубашки охлаж­дения цилиндров и головок цилиндров, радиатор 13 (рис. 1), водяной насос 2, вентилятор 1, жалю­зи 14, термостат 5, сливные краны 11 и 12, указатели температуры охлаждающей жидкости.

Жидкость, циркулирующая в системе охлажде­ния, воспринимает тепло от стенок цилиндров и их головок и передает его через радиатор окружаю­щей среде. Иногда предусматривается направление потока циркулирующей жидкости через водорас­пределительную трубу или продольный канал с отверстиями в первую очередь к наиболее нагре­тым деталям (выпускные клапаны, свечи зажига­ния, стенки камеры сгорания).

Система охлаждения двигателя обычно исполь­зуется для подогрева впускного трубопровода, ох­лаждения компрессора 3 и отопления кабины или пассажирского помещения кузова. Отопительная система состоит из радиатора 9, вентилятора, воз­духораспределительных труб и рукояток управ­ления.